Этот терморегулятор разрабатывался для поддержания необходимой температуры в аквариуме с тропическими рыбками, но благодаря своей универсальности его можно использовать в других случаях когда требуется поддерживать температуру воды или воздуха в пределах 10 — 60° С и управлять нагревателем мощностью до 2 кВт. Терморегулятор имеет полную развязку от электросети и исключает попадание сетевого напряжение в емкость с водой, температура которой контролируется.
Точность поддержания температуры достаточно высока — отклонение допускается в пределах одного градуса. Еще одно достоинство — использование в конструкции широкодоступной элементной базы.
Принципиальная схема терморегулятора показана, на рисунке. Она содержит измерительный узел построенный на транзисторах VT1 и VT2 по схеме триггера Шмитта, исполнительное устройство на транзисторах VT3 и VT4 и на электромагнитном реле Р1, а также гальванически развязанный от сети источник питания на трансформаторе Т1.
Триггер Шмитта следит за сопротивлением терморезистора R1, а именно за напряжением, образованным делителем из резисторов R1, R3 и R2. Когда сопротивление резистора R1, уменьшаясь под действием температуры, проходит через нижний порог срабатывания триггера. Триггер своим выходным сигналом при помощи коммутирующего устройства выключает нагревательный элемент и нагрев.
Принципиальная схема терморегулятора.
воды прекращается. Вода начинает остывать, и вместе с этим увеличивается сопротивление R1. Как только напряжение на R1, R3 превысит верхний порог срабатывания триггера, он переключится в противоположное состояние и при помощи коммутирующего устройства подаст питание на нагреватель. Затем, при нагревании воды весь процесс повторится. Таким образом, регулятор будет, периодически включая нагреватель поддерживать температуру воды, на заданном уровне. А этот уровень можно задать, изменяя сопротивление R3 включенное последовательно с терморезистором.
В эмиттерную цепь транзисторов VT1 и VT2, на которых построен триггер Шмитта, включен два диод VD2 который служит, для сужения петли гистерезиса триггера и способствуют более точному поддержанию температуры. Связь между транзисторами непосредственная, по этому открывание первого из них приводит к закрыванию второго и наоборот.
В то время когда открыт VT1 на его коллекторе небольшое напряжение и VT2 закрывается, а в результате по цепи R6 R9 напряжение поступает на базу транзистора VT3, который открывается и открывает транзистор VT4, на реле Р1 поступает ток и его контакты замыкаются подавая сетевое напряжение на нагреватель. При закрывании VT1 через цепь R4 R5 открывается транзистор VT2 и шунтирует базовую цепь VT3 на столько, что этот транзистор закрывается, а вслед за ним и VT4. Ток через обмотку реле прекращается, и оно размыкает свои контакты, выключая нагреватель.
Питается устройство от источника нестабилизированного напряжения 10 — 12В на трансформаторе Т1. В качестве трансформатора используется кадровый трансформатор ТВК110Л от старого черно-белого лампового телевизора (УЛППТ-61). При помощи омметра находят высокоомную обмотку, которая будет сетевой, а низкоомную используют как вторичную. Реле Р1 — автомобильное реле 3747.10 от переднеприводных “Жигулей”. Вместо него можно использовать любое другое реле, с обмоткой на 10 — 12В и с контактами, соответствующими мощности нагрузки. Автомобильное реле без подгорания контактов коммутирует нагрузку до 2 кВт.
Контакты Р1 могут управлять симистором, включенным в диагональ диодного моста в цепи нагревателя Rн, или симистором (см. ниже а, б ). Если удастся приобрести оптрон АОУ103В, можно вообще обойтись без реле. Примеры использования этого оптрона для коммутации цепи питания электронагревателя показаны, ниже (в, г ).
В процессе настройки нужно подобрать номинал R9 так чтобы реле надежно срабатывало и отпускало. В редких случаях требуется подбор и R4.
Температурный диапазон устанавливается резистором R2, а температура, которую нужно поддерживать — резистором R3.
В авторском варианте роль нагревательного элемента играет паяльник, на 100 Вт, погруженный в бутылку с широким горлышком (молочную на поллитра), заполненную речным песком. Горлышко бутылки должно возвышаться, на поверхностью воды, так чтобы вода в нее не попадала. К резистору R1 подпаяны провода, и затем он залит эпоксидной смолой (включая и места пайки) так чтобы он не имел электрического контакта с водой.
